Tabel 4.1 Gugus fungsional dari spektra pita IR bambu setelah pra-perlakuan biologis-gelombang mikro
N o
Pra-perlakuan Biologis
Gugus Fungsional Inokulum 5 inkubasi 30 hari
inokulum 10 inkubasi 30 hari
Pra-perlakuan Gelombang mikro
330 W 5 min
330 W 10
min 330 W
12.5 min 770 W
5 min
330 W 5
min 330 W
10 min 330 W
12.5 min 770 W
5 min
Bilangan gelombang cm-1 1
3340 3333
3418 3384
3418 3425
3364 3464
Absorbsi regangan ikatan hidrogen O-H
1
2 2901
2901 2901
2901 2901
2901 2901
2916 Absorbsi regangan C-H nyata
1
3 1728
1736 1736
1728 1728
1728 1713
1728 C=O tidak terkonjugasi dalam xylan
1
4 1643
1651 1651
1636 1643
1643 1643
1636 O-H terabsorbsi dan C-O terkonjugasi
1
5 1605
1605 1605
- 1605
1605 1605
- Gugus aromatik skeletal
1
6 1512
1512 1512
1512 1512
1512 1512
1504 7
1458 1458
1458 1458
1458 1458
1458 1458
Deformasi C-H
1
8 1427
1427 1427
1427 1427
1427 1427
1435 C-H
2
scissoring motion
1
9 1373
1373 1373
1373 1373
1373 1373
1373 Deformasi C-H
1
10 1327
1335 1335
1327 1327
1327 1327
1327 Vibrasi C-H
1
Vibrasi C
1
-O dalam turunan syringyl
1
11 1257
1257 1250
1257 1257
1257 1250
1250 Cincin Guaiacyl
1
Regangan C-O
1
12 1165
1165 1165
1165 1165
1165 1165
1165 Vibrasi C-O-C
1
13 1111
1111 1111
1111 1111
1111 1111
1111 Gugus aromatik skeletal dan regangan C-O
1
14 1041
1034 1041
1034 1041
1041 1041
1065 Regangan C-O
1
15 895
895 895
895 895
895 895
895 Regangan C-O-
C pada ikatan β glikosida atau deformasi C-H dalam selulosa
2
16 833
833 833
833 833
833 833
833 Vibrasi C-H
1 1
Pandey dan Pitman 2003,
2
Nelson dan O’Connor 1964,
3
Cheng et al. 2013
46
4.3.3 Pengaruh Pra-perlakuan Biologis-Gelombang Mikro Terhadap Morfologi Bambu
Mikrograf SEM dari sampel setelah pra-perlakuan digunakan untuk mengobservasi perubahan karakteristik morfologi pada berbagai waktu
iradiasi. Photomigraf bambu setelah pra-perlakuan disajikan pada Gambar 4.3A dan B. Gambar SEM pada inokulum 5 dan 10 menunjukkan bahwa
sampel setelah pra-perlakuan mengalami kerusakan pada sebagian struktur serat. Pemecahan polimer lignin dalam dinding sel sebagai efek pra-
perlakuan berkontribusi terhadap disorganisasi morfologi serat dengan semakin banyaknya serat yang terpapar. Semakin lama waktu iradiasi,
derajat kerusakan serat yang terjadi cenderung semakin intensif. Perubahan morfologi dinding sel karena kehilangan lignin menghasilkan pembesaran
ukuran pori di permukaan, memberikan penetrasi enzim yang lebih baik pada selulosa. Degradasi sebagian lignin dan hemiselulosa merusak
beberapa ikatan eter dalam lignin dan kompleks lignin-karbohidrat, yang mendorong terjadi pemisahan ikatan antar serat Li et al. 2010.
Ketercernaan selulosa dapat berpotensi ditingkatkan akibat pemutusan lignin Nazarpour et al. 2013. Observasi struktur bambu setelah pra-
perlakuan menyebabkan struktur lebih terbuka dan membentuk struktur yang lebih rapuh yang dapat meningkatkan laju reaksi hidrolisis.
Gambar 4.3A. Mikrograf SEM bambu setelah pra-perlakuan biologis inokulum 10 inkubasi 30 hari dilanjutkan dengan pra-
perlakuan gelombang mikro pada pembesaran 10.000 x
Gambar 4.3B Mikrograf SEM bambu setelah pra-perlakuan biologis inokulum 5 inkubasi 30 hari dilanjutkan pra-perlakuan
gelombang mikro pada pembesaran 10.000x Berdasarkan Tabel 4.2 mengindikasikan bahwa terjadi penurunan kadar
karbon yang sangat besar ketika dilakukan iradiasi gelombang mikro selama 5 menit pada daya 770 W. Penyebab pasti fenomena ini belum diketahui
secara pasti. Sebaliknya kadar oksigen sangat tinggi pada kondisi pra- perlakuan ini.
Tabel 4.2 Perubahan berat elemen penyusun pada bambu setelah pra- perlakuan biologis-gelombang mikro
N o
Elemen bb
Pra-perlakuan Biologis 5 inokulum 30 hari
10 inokulum 30 hari Pra-perlakuan Gelombang mikro
330W 5 min
330W 10
min 330W
12.5 min
770W 5 min
330W 5 min
330W 10
min 330W
12.5 min
770W 5 min
1 C
50.18 50.26
50.55 14.6
51.66 50.35
51.48 11.4
2 O
44.83 43.52
45.52 77.9
47.54 48.37
47.62 81.1
3 F
- -
0.04 -
- 0.14
- -
4 Si
- -
0.04 0.7
- -
0.01 -
5 Cu
2.63 3.37
1.68 -
0.05 -
- -
6 Pb
2.63 2.84
2.17 -
0.75 1.14
0.9 -
7 N
- -
- 7.4
- -
- 7.5
Total 100.2
99.99 100
100.6 100
100 100
100
Elemen minor seperti silikon hanya sedikit teridentifikasi ketika pra- perlakuan gelombang mikro 5 menit 770 W, 12.5 menit 330 W. Nitrogen
hanya ditemukan ketika iradiasi gelombang mikro menggunakan daya 770 W. Nilai presentasi total dari elemen ini mewakili spot yang diamati.
4.3.4 Struktur Kristal Selulosa Alomorf
Struktur kristal selulosa alomorf pada sampel setelah pra-perlakuan yang diobservasi dengan analisis XRD ditunjukkan oleh Tabel 4.3. Semua
pra-perlakuan mempunyai struktur monoklinik kecuali pada inokulum 5 dengan iradiasi 10 menit 330 W dan 5 menit 770 W dengan inokulum
10. Fase kristal I
α
diharapkan akan memperbaiki ketercernaan selulosa terkait dengan kemampuan yang lebih mudah didegradasi dibandingkan
dengan fase kristal I
β
Wada dan Okano 2001. Selain itu struktur triklinik ini bersifat tidak stabil dan lebih reaktif dibandingkan dengan struktur
monklinik O’Sullivan 1997; Sassi et al. 2000. Tabel 4.3 Struktur kristal selulosa alomorf bambu setelah pra-perlakuan
biologis-gelombang mikro
Pra-perlakuan Biologis
Pra-perlakuan Gelombang mikro
Struktur kristal alomorf Kristal
alomorf Inokulum
Inkubasi hari
Daya W
Iradiasi min
d 101
nm d
10-1 nm
z Kontrol
0.58 0.53
-45.47 I
β
5 30
330 5
0.60 0.55
-28.49 I
β
10 0.61
0.52 13.69
I
α
12.5 0.60
0.55 -34.50
I
β
770 5
0.61 0.54
-5.58 I
β
10 30
30 5
0.55 0.52
-80.11 I
β
10 0.56
0.51 -66.92
I
β
12.5 0.57
0.52 -44.48
I
β
770 5
0.62 0.53
28.32 I
α
4.3.5 Pola Biodegradasi Bambu Setelah Pra-perlakuan
Biologis- Gelombang Mikro
Biodegradasi bambu setelah pra-perlakuan dievaluasi dengan analisis FT IR. Analisis spektroskopi FTIR yang detail berdasarkan metode analisis
Pandey dan Pitman 2003 dilakukan untuk mengitung intensitas vibrasi gugus aromatik terhadap pita-pita ciri karbohidrat pada bambu setelah pra-
perlakuan. Perubahan relatif intensitas gugus aromatik skeletal puncak lignin pada bilangan gelombang 1512 cm
-1
terhadap empat ikatan karbohidrat tidak terkonjugasi yaitu 1736 cm
-1
C=0 di xylan, 1373 cm
-1
deformasi C-H dalam selulosa dan hemiselulosa, 1165 cm
-1
vibrasi C-O- C dalam selulosa dan hemiselulosa, 895 cm
-1
deformasi C-H atau regangan C-O-
C pada karakteristik ikatan β glikosida dalam selulosa yang dihitung berdasarkan tinggi puncak dan luas daerah puncak diringkas pada
